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康飛宇/賀艷兵/鐘貴明Angew: 固態(tài)NCM811電池，2C下1500圈！

聚合物電解質(zhì)與LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ (NCM811) 正極和鋰 (Li) 金屬負(fù)極之間嚴(yán)重的界面副反應(yīng)成為限制固態(tài)NCM811/Li電池超穩(wěn)定循環(huán)性能的巨大挑戰(zhàn)。

在此，清華大學(xué)深圳國際研究生院康飛宇、賀艷兵及中科院大連化物所鐘貴明等人報(bào)道發(fā)現(xiàn)了一種典型的Li_1.4Al_0.4Ti_1.6(PO4)₃ (LATP) 陶瓷電解質(zhì)，具有高離子電導(dǎo)率和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，通過強(qiáng)相互作用在N, N-二甲基甲酰胺（DMF）分子上表現(xiàn)出相當(dāng)高的吸附能，可以牢固地固定住DMF溶劑，大大增強(qiáng)了PVDF-LATP陶瓷納米線（LNs）復(fù)合電解質(zhì)（PVLN）的電化學(xué)穩(wěn)定性。DMF包覆的LNS與PVDF聚合物基體形成了多個(gè)協(xié)同的陶瓷-液體鋰離子傳輸通道，極大地提高了鋰離子的傳輸效率。

圖1. 基于PVDF和PVLN的電池的物理化學(xué)和電化學(xué)特性

含15 wt% LNS的復(fù)合電解質(zhì)（PVLN-15）具有極高的室溫離子電導(dǎo)率（6×10^-4S cm^-1）、高鋰遷移數(shù)（0.58）和低的活化能（0.213 eV），實(shí)現(xiàn)了離子通量的均勻和Li在Li金屬負(fù)極上的均勻沉積。

PVLN-15電解質(zhì)與NCM811正極和Li金屬負(fù)極的界面副反應(yīng)都得到了很大程度的抑制。所設(shè)計(jì)的固態(tài)NCM811/PVLN-15/Li電池可以在2 C下穩(wěn)定循環(huán)1500次，并在-20到60 oC范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

圖2. 錨定溶劑和離子傳輸途徑的表征

Stable interface chemistry and multiple ion transport of composite electrolyte contribute to ultra-long cycling solid-state LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂/lithium metal batteries, Angewandte Chemie International Edition 2021. DOI: 10.1002/anie.202110917

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